懸掛式單軌技術經濟指標研究

彭慧瓊 PENG Hui-qiong

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063）

1 概述

懸掛式單軌是車體懸掛于軌道梁下方，列車走行裝置位于梁軌合一的軌道梁內的一種中低運量軌道交通系統。以高架敷設方式為主，最高運行速度不超過60km/h，具有成本低、工期短、占地少、污染小等優點，能有效利用道路中央隔離帶，適于建筑物密度大的狹窄街區，同時可作為城區通往機場、碼頭、鐵路干線、大城市中心區與郊外大住宅區之間的交通連接線、風景觀光游覽線。目前已投入運營的國外項目有日本千葉線、湘南線等，德國烏珀塔爾、多特蒙德、杜塞爾多夫線等；國內已建成的僅有武漢光谷生態大走廊旅游工程、中唐空鐵試驗線、中建開封試驗線等。國內學者主要從發展應用、設計方案、參數分析等方面進行了研究，對如何合理確定懸掛式單軌的技術經濟指標，從哪些方面能有效控制投資卻很少涉足。

本文通過介紹懸掛式單軌主要技術特點、得出各章節工程技術經濟指標、分析影響指標的主要因素，并提出懸掛式單軌投資控制的措施。

2 懸掛式單軌主要技術特點

2.1 車站

車站一般按高架或地面車站設置，出入口不少于2個，頂棚采用半敞開式。其結構以鋼筋混凝土結構或鋼結構為主，鋼筋混凝土結構構件不宜低于C30，預應力鋼筋混凝土結構構件不宜低于C40，鋼結構構件需做防銹、防腐、防火處理。結構形式有橋建分離、橋建合一，為了減少列車振動影響，較多采用橋建分離結構。

2.2 軌道梁

軌道梁不僅作為承重的結構物，同時也是車輛運行的軌道，正線及基地內全程均需鋪設軌道梁。一般段采用標準跨度的鋼軌道梁或預應力混凝土軌道梁，按結構體系分簡支、連續梁和連續剛構三種，常用的跨徑有20～30m，當跨越等級道路、鐵路、河流、航道等需要采用更大跨度時，可采用其它特殊結構。

2.3 道岔

道岔系統由結構系統和控制系統組成，結構系統由道岔粱和轉轍機構兩部分組成，包括滑塊、直線梁、曲線梁、固定梁、鎖定機構、驅動機構、臺車等。控制系統采用PLC控制，主要包括可動件位移檢測、密貼檢測、閉鎖檢測等裝置，系統具備自檢、自鎖、互鎖功能。根據其換軌原理主要分為可動芯型道岔、換梁型道岔和樞軸型道岔，可動芯型道岔的道岔梁為主體結構，換梁型和樞軸型道岔的主體結構除道岔梁外還包括固定段梁、吊軌梁等。目前較多采用可動芯型道岔。

2.4 車輛

車輛型式可分為對稱膠輪型、非對稱膠輪型和鋼輪鋼軌浪琴型三種，目前較為常用的是對稱膠輪型，生產企業有中車浦鎮、中鐵科工、中車四方等。

2.5 供電系統

供電方案包括接觸軌供電制式和車載儲能供電制式。采用接觸軌供電制式時，包括電源系統、牽引供電系統、動力照明系統、電力監控系統和綜合接地系統，牽引供電制式為DC750V 正極接觸軌供電，負極接觸軌回流；采用車載儲能供電制式時，包括外部電源、中壓網絡、車載儲能充電系統、動力照明系統、電力監控系統和綜合接地系統。

2.6 其他機電系統

其他機電系統工程包括通信、信號、綜合調度指揮、火災自動報警、安防、門禁、通風空調、給排水、自動售檢票、電扶梯及站臺門。通信系統由專用通信和公安通信組成，信號系統采用完整的列車自動控制系統，滿足GOA3 級的全自動運行系統功能和控制要求。綜合調度指揮以集成和互聯方式構建，采用基于云平臺技術的系統架構和基于行車調度為核心的集成方案。

2.7 車輛基地

車輛基地包括車輛段（停車場）、綜合維修中心、物資總庫、培訓中心和其他生產、生活、辦公等配套設施。車輛段生產房屋以運用及檢修庫為核心，輔助生產房屋根據生產性質按系統布置，車輛運用整備設施包括停車、列檢、雙周/三月檢和洗車設備等及相應設施，車輛檢修設施包括全面/重點檢修庫、換輪庫、靜調庫和輔助生產房屋設施。

3 懸掛式單軌技術經濟指標分析

本研究以住建部、發改委發布的[2017]89 號《城市軌道交通工程設計概算編制辦法》為參考，以城市軌道交通設計標準、造價規范等為依據，運用價值工程、2∶8 定律、敏感性分析等理論方法，分析懸掛式單軌的總技術經濟指標、分項指標及其影響因素，提出投資控制的措施。

懸掛式單軌的總投資包含全線車站及區間、道岔及車擋、車輛基地、各系統的設備及安裝工程，以及工程建設其他費、預備費、車輛購置費、建設期貸款利息、鋪底流動資金等相關內容。其中，工程建設其他費用包含管線遷改等前期工程，不包含人防系統設置、控制中心房屋。

通過系統性地分析目前國內懸掛式單軌項目的技術標準、設計方案、工程概況等基礎資料，剔除特殊因素，建立以全高架線路敷設，鋼結構軌道梁，車站站間距為1.7km/站，采用接觸軌供電制式，設置車輛基地1 處的標準方案，計算其工程數量，并采用城市軌道交通定額及2023 年8 月信息價編制各分項工程，得出各分項指標及總指標。

通過分析，懸掛式單軌總技術經濟指標約2.67 億元/km，其中直接工程費用（含車輛）指標約1.99 億元/km，占比約75%，其他費用指標約0.68 億元/km，占比約25%，如表1 所示。

表1 懸掛式單軌技術經濟指標一覽表

表2 軌道梁技術經濟指標一覽表

3.1 車站

車站土建由基礎、主體結構及其他附屬、鋼結構和裝修等費用組成，綜合指標約8610 元/m2，其中基礎約1300元/m2，主體結構及其他附屬約1460 元/m2，鋼結構約4250元/m2，裝修指標約1600 元/m2。通過分析，其指標主要受車站鋼結構用量、裝修方案影響。根據建筑方案不同，車站每平方米鋼結構用量從0.2～0.28t/m2不等，鋼結構平均單價約1.7 萬元/t，當鋼結構用量0.2t/m2時，指標可減少850元/m2。裝修費用包括內部裝修、外立面裝修，內部裝修指標約800 元/m2相對穩定，但外立面裝修指標變化幅度較大，主要影響因素是外立面裝修面積占比和裝修材質，不同的方案對外立面裝修面積影響較大，裝修面積與建筑面積之比可達1～2 倍；常用的裝修材質如油漆、干掛石材、玻璃幕墻等單價差異較大，油漆100 元/m2、干掛石材680 元/m2、玻璃幕墻1200 元/m2，當外立面裝修面積占比小，采用刷漆材質，則指標較低，裝修面積占比大，采用玻璃幕墻時則指標較高。

3.2 區間軌道梁

區間軌道梁在直接工程費用中占比最高，對總指標影響最大。軌道梁指標約8.5 萬元/雙延米，主要受軌道梁梁體材質、跨度等方面影響。

軌道梁材質主要采用預應力混凝土和鋼結構，鋼結構軌道梁強度高，延性好，自重輕，跨越能力較混凝土結構大，且工廠制造，質量好，周期短，目前采用鋼結構較多，但鋼結構用量約1.9t/單延米，鋼結構單價綜合約1.7 萬元/t，比混凝土軌道梁造價高出約30%，如表3 所示。跨度一般與結構受力、地質情況和規模化生產等有關，根據國內各城市經驗，軌道梁支座、伸縮縫等造價比較昂貴，且維修工作量較大，采用30m 跨徑可以減少連接上述構件的數量，在一定程度上降低工程費用及運營維護費用，所以30m跨徑在經濟、景觀方面占有優勢，且可以減少橋跨數量，滿足跨越一般交叉道路的要求。

表3 軌道梁技術經濟指標一覽表

3.3 道岔及車擋

道岔及車擋指標約1300 萬元/km，道岔生產廠家有中鐵寶橋、中鐵山橋及中鐵建重工等，平均單價約350 萬/組，車擋分為固定式車擋和緩沖式車擋，固定車擋單價約18 萬元/個，緩沖式車擋約37 萬元/個。

3.4 供電系統

供電系統采用接觸軌供電制式時，綜合指標約2000萬元/km，利用既有主變電所引入兩回電源，進線電纜地下敷設指標約150 萬/km，高架敷設約40 萬元/km，混合變電所指標約880 萬元/座，降壓所指標約255 萬元/座，環網電纜指標約290 萬元/條公里，接觸軌指標約180 萬元/條公里，電力監控約68 萬/座，供電車間指標約620 萬元/處，動力照明約800 元/m2。當采用車載儲能供電制式時，車站以箱式變電所為主，不設置接觸軌，增加充電裝置，其綜合指標約1100 萬元/km，比接觸軌供電制式可節省約900 萬元/km。

3.5 其他機電系統

其他機電系統工程包括通信、信號、綜合調度指揮、火災自動報警、安防及門禁、通風空調、給排水、自動售檢票、電扶梯及站臺門。綜合指標約2155 萬元/km，其中通信系統約440 萬元/km，信號系統約980 萬元/km，其他系統綜合指標735 萬元/km，如表4 所示。

表4 其他機電系統技術經濟指標一覽表

通信指標與線路長度、車站座數相關，信號指標線路長度及車輛數量相關，其他系統受車站座數和車站面積影響，每增加一座車站，其他機電系統共需增加2790 萬元。此外，在滿足使用功能及安全情況下，可通過增加設備國產化率、減少設備配置等措施減少投資。少數試驗線考慮經濟性，取消設置綜合監控及站臺門系統，減少其他系統配置，指標可減少300 萬元/km。

3.6 車輛基地

車輛基地平均費用約1.5 億元/座，受庫房建筑規模及選址方案影響。其中房屋指標約5500 元/m2，工藝設備約4100 萬元，庫房建筑規模與近期配車數量息息相關，一般按220m2/輛車設計；選址應靠近正線，減少出入線長度，場地工程地質條件較好，可減少地基加固處理費用。

3.7 車輛

車輛單價約500 萬元/輛，初期每公里車輛數受客流影響較大，旅游線配置較低，每公里配置約1.5～2 輛，交通連接線每公里配置約3～4 輛。

3.8 其他

前期工程費用包括征地拆遷、臨時占地、道路破復、交通疏解、管線遷改、綠化補償等等，與線路走向、方案及拆遷補償指標有關。工程建設其他費用包括管理費、勘察設計費、施工監理費、保險費、咨詢費、預備費、貸款利息等等，其他費用為工程費用的18%。

當懸掛式單軌利用公園綠道及旅游景區建設時，還需設置應急道路與線路平行敷設，實現列車發生故障時地面救援車輛的快速互通互達，應急道路指標約550 元/m2。

4 結語

本文通過介紹國內懸掛式單軌項目的主要技術特點，得出懸掛式單軌各章節的技術經濟指標，分析影響指標的主要因素，提出控制投資的措施，總結出如下研究結論：

①懸掛式單軌總投資指標平均約2.67 億元/km，直接工程費用指標約1.99 億元/km，影響工程費用的主要因素是車站座數、車輛基地規模、車輛數、系統設備國產化率等等，車站座數及車輛數越多，車輛基地規模越大，其綜合指標越高。②在滿足使用功能及安全的情況下，可從車站及軌道梁方案、供電系統制式、機電設備配置及設備國產化率等方面優化實現節約投資的目的。當選用簡易車站、混凝土軌道梁、車載儲能供電、國產機電設備等方案時，直接工程費指標可降低至1.38 億元/km 以內。③根據目前造價指標統計，地鐵指標約8 億元/km，輕軌指標約4 億元/km，懸掛式單軌與地鐵、輕軌相比，高架區間與軌道合設為軌道梁，其投資相對較低，是一種綠色環保、經濟適用的新型交通方式。